1.9. Прерывания (interrupts)

Система прерываний – одна из важнейших частей микроконтроллера. Все микроконтроллеры AVR имеют многоуровневую систему прерываний. Прерывание прекращает нормальный ход программы для выполнения приоритетной задачи, определяемой внутренним или внешним событием.

Для каждого такого события разрабатывается отдельная программа, которую называют подпрограммой обработки запроса на прерывание (для краткости - подпрограммой прерывания), и размещается в памяти программ.

При возникновении события, вызывающего прерывание, микроконтроллер сохраняет содержимое счетчика команд, прерывает выполнение центральным процессором текущей программы и переходит к выполнению подпрограммы обработки прерывания.

После выполнения подпрограммы прерывания осуществляется восстановление предварительно сохраненного счетчика команд и процессор возвращается к выполнению прерванной программы.

Для каждого события может быть установлен приоритет. Понятие приоритет означает, что выполняемая подпрограмма прерывания может быть прервана другим событием только при условии, что оно имеет более высокий приоритет, чем текущее. В противном случае центральный процессор перейдет к обработке нового события только после окончания обработки предыдущего.

Обработка прерываний

Микроконтроллер ATmega8515 содержит два специальных 8-разрядных регистра масок прерываний: регистр масок внешних прерываний GICR и регистр масок прерываний по таймеру/счетчику TIMSK (Timer/Counter Interrupt Mask). Кроме того, в регистрах управления периферией могут быть организованы и другие биты разрешения и биты масок.

При возникновении прерывания бит I разрешения глобального прерывания (Global Interrupt Enable) очищается и все прочие прерывания запрещаются. Пользовательское ПО, с тем, чтобы разрешить вложенные прерывания, может установить бит I внутри подпрограммы обработки прерывания. Выход из подпрограммы обработки прерывания происходит по команде RETI, при этом бит I устанавливается в состояние 1.

Время отклика на прерывание

Отклик на выполнение всех разрешенных прерываний AVR составляет минимум 4 тактовых цикла. В течение 4 тактовых циклов после установки флага прерывания выполняется переход по адресу вектора прерывания для выполнения подпрограммы прерывания. В течение этих 4 циклов содержимое счетчика команд (2 байта) опускаются в стек и указатель стека декрементируется на 2. Вектор указывает переход в подпрограмму обработки прерывания и этот переход занимает 3 тактовых цикла. Если прерывание возникнет во время выполнения многоцикловой команды, то команда завершается до начала обслуживания прерывания. Возврат из подпрограммы обработки прерывания (как и вызов подпрограммы) занимает 4 тактовых цикла. В течение этих 4 циклов состояние счетчика команд (2 байта) извлекается из стека и указатель стека инкрементируется на 2. Когда AVR выходит из прерывания, он всегда возвращается в основную программу и выполняет еще одну команду, прежде, чем начать обслуживание какого либо отложенного прерывания.

Отметим, что регистр статуса SREG не обрабатывается аппаратными средствами AVR, ни для прерываний, ни для подпрограмм.

При обработке подпрограмм прерываний, требующих сохранения в SREG, запись должна выполняться программными средствами пользователя. Для прерываний, запускаемых статическими событиями (например совпадение содержимого регистра сравнения 1A с состоянием счетного регистра таймера/счетчика1) флаг прерывания устанавливается в момент наступления события. Если флаг очищен, но условия возникновения прерывания продолжают существовать, флаг не будет устанавливаться до тех пор, пока это событие не наступит вновь.